小型燃气轮机如何促进海水淡化植物

在最近发表的《开放式杂志》上发表的文章中能量，研究人员讨论了植物与小型燃气轮机组合（CHP）系统的杂交脱盐的可行性。

学习：混合淡化植物的可行性以及小型燃气轮机CHP系统s。图片来源：Andrea Izzotti/Shutterstock.com

背景

近几十年来，在世界上几个地区，淡水短缺变得越来越普遍。由于当前的海水淡化设备使用了大量的能量，因此研究人员想看看是否有任何可以提高这些系统的总体效率的选择。

最常见的热技术是多效蒸馏（MED）和多阶段闪光（MSF）。将热电联产的想法应用于节能非常容易，这是强烈建议使用的，因为它可以使用独立发电厂的废热进行，从而导致最低的淡化成本。

反渗透（RO）膜已成为膜脱盐系统中最常见的固体去除技术。人们认为，使用混合淡化方法将提高海水淡化植物（DPS）的效率。从理论上讲，这项技术被用作使用热海水淡化方法来改善RO膜产生的水质量的替代方法。

建议与淡化单元进行气体周期的整合，因为它允许使用排气中的废热来提供热脱脱脱盐的方法所需的能量。从经济角度来看，强烈建议通过利用高潜在的废气来提供所需的热量。

混合脱盐植物的示意图与GT CHP系统结合。图片来源：Noori，A。W.等人，能量

关于研究

在这项研究中，作者研究了将小型燃气轮机组合的热量和电力系统（GT CHP）与杂交淡化厂（HDP）相结合的可行性。为了更好地利用Micro-CHP工厂产生的电能和热能，采用了一种基于两种不同的淡化技术的混合脱盐技术。

从热力学和经济角度对所提出的系统进行了定量分析。为了与混合解决方案进行比较，还显示了独立脱盐系统的经济评估。

该团队使用设计过程利用Tiny CHP发电厂进行离网应用。进行了经济分析以分析生产水的成本。计划的工厂使用了一个简单的气浇注周期，即布雷顿 - 朱勒周期。

最大涡轮入口温度是由材料设定的。为了确保在950°C下选择该值的机械耐用性。提出的电力系统与混合脱盐厂结合了两种淡化技术。发电厂的尺寸取决于GT结构的上限，GT结构的上限使用了压缩机和涡轮机的单阶段径向机械。

研究人员对与混合脱盐厂的综合小气周期进行了各种脱盐方法进行了成本效益分析。为了实现这一目标，进行并探索了水的淡化与拟议的气体周期植物的偶联。还对独立的海水淡化植物进行了成本效益分析。

基于深度程序的技术经济评估流程图。图像信用：Noori，A。W.等，Energies

观察

MSF系统需要90-120°C的温度，对两种类型的热过程施加了最严格的温度条件。由于涡轮机出口温度的高值，热回收蒸汽发生器恢复了大量热力。

事实证明，拟议的混合动力DP的高潜力允许同时为两个淡化过程提供电力和热力，从而最大程度地提高了单位燃油质量流量的淡水产量。

建议的燃气轮机发电系统基于单阶段的离心压缩机和一个未冷却的中心涡轮机，可轻松设计和较低的安装成本。多效蒸馏产生的水总成本（MED） + RO低于多阶段闪光（MSF） + RO所获得的水总成本，RO + MED Hybrid脱盐系统的能源成本大致为比独立RO脱盐技术的能源成本低15％。

结果，RO + MED混合淡化系统可以被认为是与建议的Tiny GT CHP植物耦合的潜在替代方法，由于其可负担性，尺寸较小，并且易于使用，因此可以轻松地在离网或孤立的地方部署该植物。安装。

根据结果​​，MSF + RO技术产生的水的总成本比Med + RO Technology生产的水的成本高出6.7％。通过扩大MSF + RO和MED + RO脱盐设施的总容量，水成本从1.085降低到0.96 $/m³和1.17至1.05 $/m³， 分别。MED + RO脱盐系统的整体能源成本为0.341 $/m³。

生产的水与总容量的总成本（杂交程度= 35％）。图片来源：Noori，A。W.等人，能量

结论

总之，这项研究提出了基于燃气轮机发动机作为能源的紧凑型发电厂的部署。拟议计划的水成本低于可再生能源厂的水成本。

作者提到，如果相关燃料成本上升，那么本研究提供的方法与使用可再生能源的方法之间的水成本差异可能会降低。

来源

Noori，A。W.，Royen，M。J.，Medved’ová，A。等。杂化淡化厂的可行性以及小型燃气轮机CHP系统。能量15（10）3618（2022）。https://www.mdpi.com/1996-1073/15/10/3618。

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